淺析永磁同步曳引機的應用問題

摘 要：無齒輪永磁同步曳引機具有很多優點：比如壽命長、能耗低、維護方便等優點，現在已經被電梯行業越來越廣泛的應用，本論文主要對曳引機優勢、結構、安全可靠性及現場應用等方面進行了分析探討。

關鍵詞：永磁同步 曳引機

無齒輪永磁同步曳引機， 是電梯的動力裝置，由主機帶動繩輪，沒有減速箱裝置。安裝在電梯井道內或者機房內，一般設置在建筑物的井道上方或者頂層機房里，永磁同步曳引機是將無軸承技術運用到永磁同步曳引機上的新型無軸承電動機，具有體積小、節省能源、低速大轉矩、低速運行平穩、噪聲低、維護方便等優點，引起電梯行業的越來越廣泛的關注，近年來，許多電梯廠家紛紛開始開發研制無齒輪永磁同步曳引機。WYT系列無齒輪永磁同步曳引機于2001年7月率先通過了中國電梯質量監督檢驗中心的檢驗，目前已形成批量生產。伴隨著電梯行業的技術競爭，必將促進無齒輪永磁同步曳引機技術及其發展。

無齒輪永磁同步曳引機與蝸輪、蝸桿傳動式曳引機比較優勢：

與蝸輪、蝸桿傳動式曳引機相比較，無齒輪永磁同步無齒曳引機具有下面的優點：

（1）無齒輪永磁同步無齒曳引機沒有蝸輪、蝸桿傳動副，直接驅動，永磁同步電機不需要做異步電機所需的定子線圈，它的主要材料是高能量密度的高剩磁感應和高矯頑力的釹鐵硼，其氣隙磁密一般達到0.75T以上，所以可以重量很輕，體積也非常小巧。

（2）由于采用了電機直接驅動，永磁同步曳引機的傳動效率可以提高很多。傳統的異步電機在運行時尤其是高速運行時軸承和蝸輪、蝸桿傳動副接觸傳動會產生噪音，而無齒輪永磁同步無齒曳引機不存在上述可能，所以整機噪聲很小。可降低5～10db（A）。

（3）永磁同步電機是由永磁鐵來實現其勵磁的，不需要定子提供額外的勵磁電流，所以電機的功率因數理論上可以達到1。并且永磁同步電機的轉子沒有電流通過，也就不存在轉子的耗損問題 。所以一般比異步電機可以降低近一半的耗損。加上沒有高能耗的蝸輪蝸桿傳動副，可以進一步的降低能耗。因沒有激磁損耗、激磁繞組，需要的散熱小，因而無需風扇、無風摩耗，效率高；采用磁場定向矢量變換控制，具有和直流電動機一樣優良的轉矩控制特性，起、制動電流明顯低于感應電動機，所需電動機功率和變頻器容量都得到減小。

無齒輪永磁同步曳引機結構設計：

無齒輪永磁同步曳引機的結構形式可以分為徑向磁場結構和軸向磁場結構。按定子和轉子不同的相對位置徑向磁場結構，又可分為內轉子和外轉子兩種結構。而軸向磁場結構又可稱為盤式結構，不同結構的曳引機應有的場合也不同，他們各自的磁場分布形式也不相同。內轉子因為其結構承載能力強，所以適用于大型、高速電梯，較多的應用于高層住宅電梯和辦公樓電梯上，外轉子結構軸向尺寸相對較小，一般應用于小機房或無機房電梯，但同時載重量也受到限制，盤式結的曳引機軸向尺寸相對更小，最適合無機房電梯直接安裝在電梯井道中。

無論采用何種結構形式永磁同步曳引機，都必須滿足其強度和剛度的要求，必須保證其在實際使用中的安全性和可靠性。需要對其曳引力等進行計算和驗證。滿足條件后方可投入使用。

無齒輪永磁同步曳引機的安全可靠性：

永磁同步曳引機中采用的永磁材料為高性能釹鐵硼，釹鐵硼永磁材料只有在同時滿足以下兩個條件時才能發生不可逆退磁：①永磁材料在高溫環境下，材料的退磁曲線就會由常溫下的直線變為了曲線，就是我們說的退磁曲線變彎曲。②而此時，當外加磁勢逐漸取消后，永磁體工作點就會向與退磁曲線平行的回復線方向移動，這時永磁體就會發生了不可逆退磁。

而當永磁體的退磁曲線為直線時，那么無論再加上多大的去磁磁勢，永磁體都再也不會發生不可逆退磁，同樣的道理，在永磁體退磁曲線彎曲的情況下，如果外加的退磁勢不夠大，永磁體的工作點在處在磁曲線拐點以上，也不可能發生不可逆退磁。

在實際運行中，為了保證永磁同步曳引機不會發生不可逆退磁，設計中考慮繞組匝數和永磁體尺寸的選擇時，必須要保證即使是在最惡劣的工況下永磁體工作點也有遠大于拐點的數值。選擇永磁材料時要考慮必須具有抗高溫特性，保證在正常的條件下，退磁曲線一直為直線；另一方面當溫度達到100℃時，永磁同步曳引機繞組中予埋的熱敏電阻可通過熱敏電阻監控器保證曳引機暫停工作。以上措施可以確保永磁體在最惡劣的情況下也不會發生失磁。

無齒輪永磁同步曳引機在現場應用情況：

目前無齒輪永磁同步曳引機的電梯已經全面在市場中運行，主要參數是：電梯速度一般在0.5-4.0m/s，載重量也可以覆蓋為450-2000kg.。有機房電梯和無機房電梯均有采用。而其主要的優點有：噪聲有明顯的下降。因為永磁同步曳引機的電機轉速低，又沒有齒輪咬合帶來的噪聲，所以噪聲會比傳統的曳引機噪聲小很多。此外，沒有了齒輪轉動產生振動，電梯比以前乘坐時多了更多平穩的舒適感。永磁電機的高效率加上沒有了齒輪轉動的損耗，永磁無齒輪曳引機也可以很好的節能40%或者更多。

結論：

在電梯的運行中，曳引機的耗電量可以達到80%或者更多，所以節能環保顯得尤為重要。隨著環保事業的推進以及社會對環保越來越多的要求。永磁同步曳引機會越來越多的投入到市場中。其也會憑著其優勢全面的替代傳統的蝸輪、蝸桿傳動副曳引機。

參考文獻：

[1] 《電梯曳引機設計·安裝·維修》，機械工業出版社，楊蘭春